인용 땐 5월 9~10일쯤 조기 대선 기각 땐 朴대통령 즉시 업무 복귀박근혜 대통령의 앞날을 결정지을 ‘운명의 일주일’이 시작됐다. 오는 10일이나 13일쯤 선고를 앞두고 헌법재판소 재판관들은 주말에도 출근해 쟁점 검토에 나섰고, 박 대통령 측과 국회는 변론이 종결된 시점인데도 의견서를 제출하며 ‘막판 총력전’을 펼쳤다. 박 대통령 측은 5일 추가 의견서를 통해 “미르·K스포츠재단 출연금 모집에 대해 직권남용과 뇌물죄가 성립될 수 없다”고 주장하고, 국회 측도 “박 대통령의 헌법 위반이 탄핵에 이를 정도로 중대하다”고 다시 강조했다. 박 대통령에게 남겨진 운명의 갈림길은 ‘탄핵 인용’, ‘탄핵 기각·각하’, ‘자진 사퇴’ 등 세 갈래가 될 것으로 보인다.만약 8명 중 6명 이상의 재판관이 찬성할 경우 탄핵 심판은 인용으로 결론 난다. 이 경우 이정미 소장 권한대행이 선고일에 주문을 읽는 동시에 박 대통령은 직위에서 파면된다. 박 대통령은 빠른 시일 안에 청와대에서 짐을 꾸려 나와야 하고, 경호를 제외하고는 ‘전직 대통령 예우에 관한 법률’에서 보장하는 대우를 받지 못한다. 불소추특권이 사라지면서 검찰의 수사를 받게 된다. 정치권도 ‘조기 대선’ 국면에 돌입한다. 조기 대선일은 5월 9~10일쯤이 유력하다. 다만 인용 6 대 기각·각하 2 등으로 아슬아슬하게 인용 결정이 날 경우 탄핵 인용에 반발하는 대규모 시위가 일어날 수도 있다. 반대로 탄핵 심판이 기각 혹은 각하될 경우 박 대통령은 그 즉시 업무에 복귀한다. 박 대통령은 곧바로 중국의 ‘사드 보복’ 대응 등 산적한 현안 처리에 나설 가능성이 높다. 박 대통령에 대한 수사는 난관에 부딪힐 소지가 높다. 헌재로부터 ‘면죄부’를 받은 사안에 대해 검찰이 다시 ‘현미경’을 들이대기가 부담스럽기 때문이다. 다만 각하 가능성은 희박하다는 게 법조계 전망이다. 박 대통령 측은 국회가 탄핵 사유에 대한 조사 절차 없이 의결했으며, 탄핵 사유 13건이 별건인데도 한데 묶어 ‘섞어찌개’식 표결 처리를 한 것은 명백한 각하 사유라고 주장해 왔다. 하지만 주심인 강일원 재판관은 2차 준비절차 재판에서 “절차적인 것은 치워버리고 사실 인정에 대한 진검승부를 해보자”고 말하고, 이를 양측 대리인이 동의했다. 박 대통령의 ‘자진 사퇴설’도 꾸준히 제기되고 있다. 헌정 사상 최초로 탄핵에 의해 물러난 대통령이라는 오명을 쓰지 않기 위해 선고 1~2일 전 사퇴를 한다는 것이다. 이와 관련해 청와대는 “자진 사퇴는 전혀 고려하고 있지 않다”는 단호한 입장이다. 한편 헌재 관계자는 일부에서 제기된 국정원 사찰 의혹과 관련해 “재판관들은 아무 전화도 받지 않고 서로의 결정 방향에 대해서도 알지 못한다. 재판 방향 등에 대해 정보를 수집한다는 것 자체가 불가능하다”며 심판에 아무 영향을 줄 수 없다고 말했다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

불로소득으로 빈부 대물림되는 천민자본주의가 판치는 슬픈 세태 소득 불평등은 성장에도 치명적 세습 자본주의 고리 끊고 공정사회 이루기를 국민은 원해언제부턴가 ‘조물주 위에 건물주’라는 말이 회자됐다. 풍자성 짙은 조크로 여겼지만 최근 청소년 대상 설문조사에서 장래 희망 1, 2위로 건물주가 꼽혔다. 건물주가 장래 희망이 돼 버린 우리 사회는 어찌 보면 19세기 서구에서 판쳤던 천민자본주의와 그리 멀지 않은 듯하다. 당시 사회를 현미경처럼 들여다봤던 소설 ‘오만과 편견’(제인 오스틴)이나 ‘고리오 영감’(발자크)에 등장하는 주인공처럼 세습의 부로 살아가는 부자나 귀족과의 결혼을 수단으로 선택했다. 암울한 현실을 탈출하는 유일한 방법인 것이다. 우리 청소년들이 반장난 삼아 건물주를 우상으로 삼는다고 해도 그들을 탓할 일은 아니다. 그들은 노력해도 희망이 보이지 않는, 불공정한 사회 구조를 본능적으로 예민한 감각으로 인지한 것뿐이다. 우리의 청소년들이 정상적인 삶의 목표 대신 불로소득으로 살아가는 건물주를 꿈꾸게 하는 세태가 그래서 슬픈 것이다. 우리의 상황은 우병우 전 민정수석과 그의 처가를 보면 확연해진다. 우병우 장모가 대표이사인 삼남개발은 내로라하는 부동산 재벌이다. ‘진경준 사건’에서 드러난 것처럼 강남역 인근 부동산을 매각하는 과정에서 398억원의 불법 이익을 취득했다는 의혹이 있다. 우병우 부인이 대표이사로 있는 정강은 어떤가. 부동산 임대업으로 등록한 법인인데 2015년 순이익 1억 5039만원을 신고했고 법인세로 969만원을 납부했다. 유효 세율은 6.45%로 적어도 3~5배 이상 세금을 적게 냈다고 한다. 급여를 받는 직원이 없음에도 차량 유지비와 통신비조차 비용으로 처리해 세금을 탈루했다. 이는 빙산의 일각이다. 부동산 보유 상위 1% 기업이 소유한 부동산 가격이 2008년 545조원에서 2014년 966조원으로 폭증했고 개인의 경우 상위 1%의 부동산 보유 금액이 2008년 473조원에서 2014년 519조원으로 증가했다. 남기업 토지+자유연구소장은 2014년 기준으로 건물주들이 부동산을 통해 1년간 벌어들인 매매 차익과 임대료를 합쳐 422조원으로 추산했다. 올해 국가 예산(400조 5000억원)을 상회하는 액수다. 상황이 이럴진대 2014년 부동산 보유세로 걷은 돈은 12조 5000억원에 불과했다. 지난해 담뱃세는 12조 2000억원이다. 서민 증세라는 담뱃세와 부유층들의 재테크 수단인 부동산 보유세가 비슷하다는 것 자체가 공정경제와 거리와 멀다. 우리의 보유세 실효세율은 집값의 0.16~0.33%에 지나지 않는다. 미국 등 선진국보다 많게는 5배나 적다는 것이 전문가들의 지적이다. 부동산을 많이 갖고 있다는 이유로 과세를 하면 억울한 측면이 있지만 여기서 나온 불로소득을 일정 부분 환수하는 것은 조세 형평성에 부합된다. 그럼에도 부유층에 절대 유리한 관련법이 고쳐지지 않는 것은 이른바 입법부 카르텔 때문이다. 국회의원들의 면면을 뜯어 보면 상당수가 부동산 부자이거나 지방의 토호 세력들과 직간접으로 연결돼 있다. 이들이 자신들에 불리한 법 개정에 찬성할 이유가 없다. 소득 불평등은 경제 성장에도 치명적이다. 세계은행과 국제통화기금(IMF) 등 국제기구들도 불평등이 경제 성장을 가로막는 제1의 원인이라고 입을 모은다. 자본주의 첨병이라고 비판받던 스탠더드푸어스 역시 최근 미국의 경제 회복을 가로막는 원인으로 소득 불평등을 꼽았다. 우리의 경우 지난해 소득 상위 1%가 국민 전체 소득의 14.2%를 가져갔고 상위 10%의 소득 비중은 48.5%에 이른다. 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 다섯 번째로 빈부 격차가 크다. 대선 주자들이 여야를 떠나 공정사회 구현을 부르짖는 이유도 여기에 있다. 피케티의 역작 ‘21세기 자본’을 한마디로 요약하면 ‘부익부 빈익빈’이다. 돈이 돈을 낳고 부가 대물림되는 세습 자본주의를 경고한 것이다. 이런 맥락에서 청소년들이 꿈꾸는 건물주는 미안하지만 실현 불가능해 보인다. 적어도 정유라처럼 할아버지(최태민)가 부를 축적하고 잘난 어머니(최순실)가 비상한 재주로 재산을 늘려야 가능하다. 세습 자본주의가 도래하는 우리 사회, 그 불공정의 고리를 누가 끊을 것인가. oilman@seoul.co.kr

바다 깊은 곳에서 마치 UFO 비행접시를 연상시키는 신비한 해파리가 처음으로 모습을 드러냈다. 미국 해양대기관리청(NOAA)은 지난달 21일(현지시간) 태평양에 위치한 아메리칸 사모아 인근 심해에서 아름다운 자태를 뽐내는 해파리를 발견했다고 발표했다. 무려 3000m 아래 칠흑같은 바닷속에서 발견된 이 해파리는 색색으로 발광하며 특유의 우아한 모습으로 헤엄친다. 몸에 달린 수많은 촉수로 갑각류 등을 먹고 사는 벤쏘코돈(Benthocodon hyalinus)종으로 추정되지만 신종일 가능성도 있다는 것이 NOAA의 설명. 연구에 참여한 무척추 생물학자 알렌 콜린스 박사는 "이 해파리가 정확히 무슨 종인지 알기 위해서는 현미경 조사와 유전자 검사가 필요하다"면서 "현재로서는 아직 인류가 알지 못하는 신종일 가능성이 있다"고 설명했다. 학자들이 이 해파리의 정체를 파악하기 힘든 이유는 당연히 우주만큼이나 다가가기 힘든 심해에 살기 때문이다. 심해 탐사를 위해 NOAA는 '2017 사모아 탐사'(2017 American Samoa Expedition)라는 프로젝트를 진행 중으로 대표 장비는 원격조정잠수정(ROV)이다. ROV는 수압을 견디기 위해 특수제작한 원격조정장비로 현재 심해 4000m 수준까지 내려갈 수 있다. 　 한편 NOAA는 지난해에도 심해 탐사 프로젝트를 통해 지구에서 가장 깊은 바다인 서태평양 마리아나 해구(Mariana Trench)를 조사했다. 마리아나 해구는 세계에서 가장 깊은 비티아즈 해연(1만 1034m)과 챌린저 해연(1만 863m)이 있는 곳으로 아직도 확인되지 않은 다양한 심해생물이 살고있는 곳. 이 탐사에서 NOAA는 역시 신종 해파리를 비롯 보랏빛을 발하는 심해 해삼, 심해 아귀, 은상어 등을 촬영한 바 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

탄핵 기각 핵심증거 찾기 혈안 국회 “탄핵결과에 큰 상관없어” 박근혜 대통령 측 대리인단이 ‘김수현 녹음파일’ 2300여개를 놓고 ‘열공 모드’에 들어갔다. 이 파일에는 최순실(61·구속 기소)씨 국정농단 의혹을 처음 폭로한 고영태(41) 전 더블루K 이사가 지인들과 K스포츠재단 임원진을 내쫓고 그 자리를 차지하겠다고 말한 내용이 들어가 있다. 최근 헌법재판소가 검찰에서 넘겨받은 이 파일에 대해 박 대통령 대리인단은 ‘현미경 분석’을 하면서 탄핵 사유를 배척할 핵심 증거를 찾겠다는 생각이다. 박 대통령 측은 13일 현재 ‘김수현 녹음파일’을 하나하나 청취하면서 ‘최순실 국정농단’ 사태와 관련이 있는 부분이 있는지 확인 작업을 벌이고 있다. 지난 10일 서울중앙지검이 녹음파일을 헌재에 보내자마자 곧바로 해당 자료를 외장하드에 담아 갔지만 분량이 방대해 여전히 분석 중인 것으로 알려졌다. 박 대통령 측은 이를 통해 고씨와 김수현 전 고원기획 대표, 류상영 더블루K 부장 등이 어떻게 K스포츠재단을 장악하려고 했는지 밝혀낼 것으로 기대하고 있다. 박 대통령 측은 녹음파일 분석이 완료되는 대로 헌재에 이를 증거로 신청할 계획이다. 박 대통령 측은 오는 16일 김 전 대표 증인신문 때 관련 의혹을 추궁할 방침이었다. 그러나 증인 출석요구서 송달이 아직까지 이뤄지지 않고 있어 추가로 관련자를 증인으로 신청할 가능성을 배제할 수 없다. 이 경우 22일까지 예정된 증인신문 일정이 더 늘어질 수도 있다. 국회 탄핵소추위원 측과 재판부는 증거조사에 필요한 범위로 한정해 녹음파일을 면밀히 분석하고 있다. 국회 측은 이날 헌재를 방문해 녹음파일과 녹취록을 복사해 분석 작업에 돌입했다. 박 대통령 측에서 이를 증거로 신청할 가능성이 높기 때문에 미리 내용 확인에 나선 것이다. 국회 측은 녹음파일에서 고씨가 사적 이득을 꾀하려는 내용이 나온다 하더라도 그것은 박 대통령에 대한 탄핵 사유 중 일부에만 간접적인 영향을 미칠 뿐이라고 보고 있다. ‘최순실 게이트’를 수사한 검찰도 이날 최씨의 형사재판에서 2300여개 중 이번 사태와 관련 있는 것은 100여개뿐이고 이 가운데 핵심적인 29개에 대해선 녹취록을 만들어 이미 법원에 증거로 제출했다고 밝혔다. 소추위원 측 관계자는 “탄핵소추 사유에 기재된 국정농단은 고씨가 제시한 자료뿐 아니라 장관이나 청와대 수석, 비서관 등 여러 사람의 진술에 의해 인정된 것이기 때문에 녹취파일은 (탄핵 결과와) 큰 상관이 없다”고 선을 그었다. 한편 이번 주 탄핵심판에 증인으로 나설 예정이던 8명의 증인 중 안봉근(51) 전 청와대 비서관과 이기우 그랜드코리아레저 대표, 정동춘 전 K스포츠재단 이사장 등 3명만이 출석하겠다고 헌재에 알려 와 변론 일정에 차질이 불가피할 전망이다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

과학 지식에 대한 우리의 믿음은 튼튼하다. 실제 본 적이 없고 상상하기도 어려운 현상도 과학의 이름으로 받아들일 수 있다. 전자를 직접 본 사람은 아무도 없다. 그러나 물질의 기본 단위인 원자의 구성성분으로서 전자의 존재를 의심하는 사람도 없다. 실험으로 검증되었기 때문이다. 실험 덕분에 과학은 다른 어떤 학문분야보다 객관적이고 믿을 만한 지식이라는 대접을 받게 되었다. 그렇지만 놀랍게도 근대과학 이전에는 실험이 과학 연구 방법으로 인정되지 않았다. 실험의 이름으로 과학자가 자연현상에 개입하는 것이 당시의 인식론에서 허용되지 않았기 때문이다. 인간 감각의 불완전함 때문에 관찰 사실의 진위에 대한 논란도 있었다. 근대과학의 여명기에 과학자들은 ‘실험’을 자연에 대한 지식을 얻거나 가설을 검증하는 방법론으로서 확립했다. 가장 먼저 망원경이나 현미경 같은 실험 기구가 사람을 현혹시키는 사기의 수단이 아니라 감각의 확장을 위한 도구라는 점을 인정받았다. 그리고 과학자가 목적에 맞게 설계한 실험을 통해 관찰되는 비자연적 현상을 과학적 사실로 받아들이는 절차를 확립했다.그 이후부터 실험은 과학 연구의 중심 활동이 되었다. 과학자는 연구 목적에 맞게 실험을 설계한다. 그리고 새로운 과학적 사실을 발견하거나 가설을 시험하는 등의 연구 활동을 진행한다. 특히 기초 연구 성과를 실용화하는 단계에서는 예상 가능한 여러 변수를 적극 도입하는 방식으로 실험을 진행하기도 한다. 잘 설계된 실험에서 얻어진 결과가 실제 환경에 노출되었을 때의 문제를 파악하기 위한 것이다. 과학 실험의 개념을 적극 도입하여 과학기술-사회의 혁신을 이루려는 시도 중 하나가 리빙랩이다. 리빙랩은 생활 현장에서 과학기술 생산자와 사용자가 공동으로 혁신을 만들어가는 실험실을 뜻한다. 통상 과학자, 엔지니어 같은 생산자가 먼저 기술혁신을 만들고 사용자는 그 결과물을 평가하고 그 결과가 다음의 기술혁신에 반영된다. 그런데 리빙랩에서는 기술혁신 과정에 처음부터 사용자가 참여함으로써 활용도 높은 기술혁신과 연구를 지향한다. 사용자의 적극적 참여가 이뤄지는 사용자 주도의 개방형 혁신 생태계라고 할 수 있다. 리빙랩은 특히 사회문제를 해결을 위한 기술혁신에서 잠재성을 가진다. 과학기술 활동의 목표는 새로운 지식 발견, 노벨상, 첨단 제품 개발 등 다양하다. 그중에는 교통 안전, 전염병 예방, 고령화 같은 사회현안 문제 해결도 포함될 수 있다. 그런데 이런 사회문제는 매우 많은 요소들이 서로 얽혀 있어 복잡하고 해결의 기본 방향도 다양하게 설정될 수 있다. 따라서 그 요소들 중 어떤 것이 우선 고려될지, 어떤 것이 통제될지, 어떤 기술 요소가 활용될지 등이 결정되어야 한다. 이 과정은 과학 연구의 실험설계와 비슷하다. 다만 고립된 실험실이 아니라 개방된 생활 현장이 주된 무대라는 점, 기술혁신 생산자 외에 현장의 수요를 잘 아는 사용자가 참여한다는 점이 다르다. 리빙랩의 기술혁신 실험이 잘 진행되기 위해서는 생산자와 사용자의 의사소통을 도와줄 매개자와 생산자의 참여를 촉진할 제도적 지원이 필요하다. 미래창조과학부도 ‘사회문제 해결을 위한 시민연구사업’의 운영방식으로 리빙랩을 채택했다. 예를 들어 서울의 북촌 한옥마을은 늘어난 관광객으로 인한 주민 생활 불편과 편의시설 부족에 따른 관광객의 불편 등의 문제를 안고 있었다. 북촌 리빙랩은 정보통신 벤처기업과 서울시, 마을주민과 함께 참여해 사물인터넷(IoT)을 기반으로 해결책을 모색하고 있다. 한국에서 리빙랩은 도입 단계이므로 아직 성과를 말하기는 어렵다. 그럼에도 불구하고 실험이라는 새로운 방법론이 근대과학을 확고한 지식으로 만든 것처럼 리빙랩은 사회문제에 대해 생산자와 사용자가 모두 만족하는 기술혁신 방안을 줄 수 있을 것으로 기대한다.

1590년 네덜란드 안경 제작자인 자카리아스 얀센이 발명한 현미경은 눈에 보이지 않는 미생물과 세포를 관찰할 수 있게 해 생물학을 비약적으로 발전시키는 데 일조했다. 이후 과학자들은 ‘몸속을 효과적으로 관찰할 수 있는’ 기술 개발에 골몰하게 됐다.1895년 독일 물리학자 빌헬름 뢴트겐이 우연히 발견한 엑스선은 사람의 몸속을 들여다볼 수 있게 해준 첫 번째 영상진단 기술이다. 그로부터 80년 정도 지나 엑스선 촬영의 진화인 컴퓨터단층촬영(CT) 기법이 개발됐다. 1971년에 선보인 CT는 원통 모양의 기계에서 엑스선으로 인체 각 부분을 촬영한 뒤 이를 재조합해 영상으로 표시해 보여 주는 것이다. CT를 개발한 앨런 코맥, 고드프리 하운스필드 박사는 1979년 노벨생리의학상을 받았다. CT와 함께 정밀 영상진단에 많이 쓰이는 것이 자기공명영상장치(MRI)다. 폴 라우터버와 피터 맨스필드 박사는 1973년 MRI를 개발한 지 30년 만에 노벨생리의학상을 수상했다. MRI는 CT와는 달리 방사선 피폭 걱정 없이 인체에 무해하고 정확한 방식으로 인체 장기의 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다.MRI는 핵자기공명(NMR)이라는 물리학 원리를 영상화한 기술로, 인체의 70%를 차지하는 물분자를 이루는 수소원자를 이용한다. MRI에 장착된 고감도 자기센서는 신체조직의 물이 만드는 미약한 자기장의 변화를 감지해 내부 코일로 증폭시켜 위치와 세기를 등고선처럼 나타낸다. 이를 컴퓨터가 변환시켜 신체 영상으로 보여 준다. 횡단면만 촬영이 가능한 CT와 달리 종·횡단면을 모두 찍을 수 있는 MRI가 더 선명하게 신체 내부를 볼 수 있다. 좀더 정확한 영상을 얻기 위해 조영제를 활용한다. 조영제는 MRI를 찍기 전 주사해 원하는 부위의 영상을 선명하게 보이게 만드는 약품으로 세포를 현미경으로 관찰하기 전에 염색시키는 것과 같은 원리다. 문제는 기존에 나와 있는 조영제는 질병 발생 부위와 주변 정상 부위를 모두 염색해 병변 부위가 또렷하게 보이지 않게 되는 문제가 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 천진우(연세대 화학과 특훈교수) 단장팀이 질병 부위만 선택적으로 찾아내 MRI 신호를 강하게 내보내는 ‘나노MRI 램프’라는 일종의 나노물질 조영제를 개발하고 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’ 7일자에 발표했다. 연구팀은 자성물질의 거리에 따라 MRI 신호 강도가 달라지는 자기공명튜너(MRET) 현상을 처음으로 발견했다. 이를 활용해 자성을 띠는 나노입자와 상자성(常磁性) 물질, 생체인자 인식물질로 구성된 나노MRI 램프를 개발했다. 생체인자 인식물질이 암세포 같은 특정 단백질을 인식하면 상자성 물질이 암세포에 가까워지는 대신 자성나노입자와 멀어지면서 나노MRI 램프가 켜지는 방식이다. 이렇게 되면 주변 조직보다 병변 조직이 최대 10배 이상 밝게 보이기 때문에 기존 MRI 조영제를 사용했을 때보다 명확한 고감도 영상을 구현할 수 있다. MRI 검사 후 정확한 진단을 위해 세포나 조직 일부를 떼어내 검사하는 생검도 필요 없게 돼 의료진과 환자의 번거로움이 사라질 수 있다. 실제로 연구팀은 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 나노MRI 램프와 기존 조영제로 진단을 실시한 결과 나노MRI 램프가 암 발병 부위를 정확하고 선명하게 보여 주는 것을 확인했다. 천 단장은 “나노MRI 램프는 기존의 MRI 진단보다 높은 정확도와 민감도를 갖고 있어 분자 수준에서 질병을 관찰하고 진단하는 영상진단의 신개념을 제시한 것”이라며 “분자들의 결합과 해리 등 상호작용을 관찰할 수 있기 때문에 의학 분야뿐만 아니라 다양한 생명현상 연구에 도움을 받을 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학자들이 세포 하나를 때릴 수 있는 작은 망치를 개발했다. 못이 아니라 세포를 때리는 이유는 물론 연구를 위해서다. 미국 캘리포니아대학교 샌타바버라캠퍼스 연구팀은 미 연방정부의 뇌 과학 연구 프로젝트인 브레인(BRAIN·Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies)의 일부로 이 미세 망치를 개발했다. 마이크로 해머(microHammer)라고 명명된 이 장치는 신경 세포와 신경 세포로 분화하는 신경 전구세포에 물리적 충격을 주기 위해서 개발된 것이다. 뇌를 이루는 신경 세포와 신경 조직은 매우 중요하지만, 부드럽고 약하기 때문에 단단한 두개골과 뇌척수액으로 보호한다. 하지만 그렇다고 해서 뇌세포가 물리적 충격을 받지 않는 것은 아니다. 교통사고를 비롯하여 여러 원치 않는 사고로 인해 심한 충격을 받는 일이 생긴다. 그러나 단일 신경 세포가 이런 물리적 충격에 어떻게 반응하는지는 지금까지 알기 어려웠다. 마이크로 해머는 이와 같은 연구에 특화된 특수 장치로 단일 세포가 물리적 충격을 받았을 때 어떤 변화를 일으키는지 실시간으로 연구할 수 있는 장치다. 사진에서 좌측 위에 보이는 부분으로 세포를 흘려보낸 후 망치로 물리적 충격을 가하고 세포의 변화를 현미경으로 관찰하는 것이다. 과학자들은 이 연구가 뇌세포는 물론이고 여러 세포가 물리적 충격에 어떻게 변화하는지 알아내는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 이는 사고 등으로 심한 물리적 충격을 받은 환자의 치료에 도움을 줄 수 있다. 더 나아가 연구팀은 알츠하이머병처럼 외상에 의해서 생기지 않는 뇌 질환의 단서도 여기서 찾을 수 있을지 모른다고 생각하고 있다. 비록 죄 없는 세포들의 희생이 필요하지만, 앞으로 질병 치료의 단서가 얻어질 수 있기를 기대해 본다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

초등학교 때부터 입시경쟁에 내몰리는 한국 학생들은 항상 잠부족에 시달리고 있다. 질병관리본부의 청소년건강행태 온라인 조사결과를 보면 우리나라 중학생은 평균 7.1시간, 고등학생은 5.7시간 자는 것으로 나타났다. 의학계에서 권고하고 있는 청소년 적정수면시간인 8시간에 못 미치고 있다. 이처럼 잠이 만성적으로 부족하게 되면 일시적인 기억력 감퇴는 물론 심할 경우 단기 기억상실증까지 유발할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 학업성적을 높이기 위해서는 무조건 잠을 줄여가면서 공부하는 것보다는 충분한 수면시간을 확보하는 것이 더 중요하다는 의미다. 미국 존스홉킨스대 의대 신경과학과와 생물화학과 연구진은 수면부족이나 불면증 같은 수면장애가 오래 지속되거나 수면제를 자주 복용하면 기억과 관련된 뇌 속 화학반응 시스템을 교란시켜 기억력을 떨어뜨리게 된다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표됐다. 외부에서 정보가 들어오면 시냅스(뇌 신경세포)가 변화되면서 기억으로 저장된다. 문제는 외부에서 끊임없이 정보가 들어와 시냅스의 신경전달물질이 방출되면 학습과 기억에 도리어 방해가 된다는 것이다. 연구팀은 실제로 생쥐가 깨어있을 때와 잠을 잘 때 기억과 관련된 해마와 대뇌피질 부분을 전자주사현미경(SEM)으로 관찰했다. 그 결과 잠이 든 생쥐는 시냅스 수용체 단백질의 수치를 평소보다 20% 낮춰 기억을 정리하는 과정을 갖는다는 사실을 알게 됐다. 반면 잠을 자지 못하고 깨어있는 생쥐는 시냅스 수용체 단백질이 과다하게 발현돼 학습 내용을 장기기억으로 전환시키지 못했다. 이 과정에서 뇌 신경세포의 칼슘과 노르아드레날린 제어에 관련된 ‘Homer1a’라는 유전자가 깊이 관여한다는 사실도 밝혀냈다. 깨어있는 시간이 길면 길수록 많은 칼슘과 노르아드레날린이 분비되는데 이렇게 될 경우 뇌 신경세포는 지나치게 자극을 받고 결국 세포 손상을 일으킬 수 있다. 잠을 자는 동안 Homer1a 유전자가 칼슘과 노르아드레날린 수치를 낮추고, 뇌 신경세포가 학습된 것을 기억하기 위해 재조정을 한다는 것이다. 리처드 후가니어 신경과학과 교수는 “이번 연구는 수면부족이 살아있는 동물의 항상성을 약화시키는데 결정적 역할을 한다는 최초의 증거”라며 “깨어있는 중에 아무리 많은 정보를 머릿 속에 넣더라도 잠을 통해 충분한 뇌 신경세포의 재조정 시간을 갖지 못한다면 기억 상실이나 기억력 퇴보가 일어날 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

　초등학교 때부터 입시경쟁에 내몰리는 한국 학생들은 항상 잠부족에 시달리고 있다. 질병관리본부의 청소년건강행태 온라인 조사결과를 보면 우리나라 중학생은 평균 7.1시간, 고등학생은 5.7시간 자는 것으로 나타났다. 의학계에서 권고하고 있는 청소년 적정수면시간인 8시간에 못 미치고 있다.　이처럼 잠이 만성적으로 부족하게 되면 일시적인 기억력 감퇴는 물론 심할 경우 단기 기억상실증까지 유발할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 학업성적을 높이기 위해서는 무조건 잠을 줄여가면서 공부하는 것보다는 충분한 수면시간을 확보하는 것이 더 중요하다는 의미다. 　미국 존스홉킨스대 의대 신경과학과와 생물화학과 연구진은 수면부족이나 불면증 같은 수면장애가 오래 지속되거나 수면제를 자주 복용하면 기억과 관련된 뇌 속 화학반응 시스템을 교란시켜 기억력을 떨어뜨리게 된다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표됐다. 　외부에서 정보가 들어오면 시냅스(뇌 신경세포)가 변화되면서 기억으로 저장된다. 문제는 외부에서 끊임없이 정보가 들어와 시냅스의 신경전달물질이 방출되면 학습과 기억에 도리어 방해가 된다는 것이다. 연구팀은 실제로 생쥐가 깨어있을 때와 잠을 잘 때 기억과 관련된 해마와 대뇌피질 부분을 전자주사현미경(SEM)으로 관찰했다. 그 결과 잠이 든 생쥐는 시냅스 수용체 단백질의 수치를 평소보다 20% 낮춰 기억을 정리하는 과정을 갖는다는 사실을 알게 됐다. 반면 잠을 자지 못하고 깨어있는 생쥐는 시냅스 수용체 단백질이 과다하게 발현돼 학습 내용을 장기기억으로 전환시키지 못했다. 　이 과정에서 뇌 신경세포의 칼슘과 노르아드레날린 제어에 관련된 ‘Homer1a’라는 유전자가 깊이 관여한다는 사실도 밝혀냈다. 깨어있는 시간이 길면 길수록 많은 칼슘과 노르아드레날린이 분비되는데 이렇게 될 경우 뇌 신경세포는 지나치게 자극을 받고 결국 세포 손상을 일으킬 수 있다. 잠을 자는 동안 Homer1a 유전자가 칼슘과 노르아드레날린 수치를 낮추고, 뇌 신경세포가 학습된 것을 기억하기 위해 재조정을 한다는 것이다. 　리처드 후가니어 신경과학과 교수는 “이번 연구는 수면부족이 살아있는 동물의 항상성을 약화시키는데 결정적 역할을 한다는 최초의 증거”라며 “깨어있는 중에 아무리 많은 정보를 머릿 속에 넣더라도 잠을 통해 충분한 뇌 신경세포의 재조정 시간을 갖지 못한다면 기억 상실이나 기억력 퇴보가 일어날 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘유럽 최초의 피살자’ 외치가 죽기 전 마지막으로 먹었던 음식은 육포같은 말린 염소고기로 확인됐다. 최근 이탈리아 볼자노에 위치한 ‘유럽아카데미 미라 및 아이스맨 연구소’(EURAC) 측은 외치의 위 속 내용물을 분석한 결과 베이컨처럼 매우 기름지고 말린 고기인 것으로 드러났다고 밝혔다. 국내에도 잘 알려진 외치(Ötzi)는 ‘아이스맨’이라는 별칭으로 더 유명하다. 외치는 지난 1991년 9월 알프스 빙하지대에서 온몸이 꽁꽁 언 사체로 발견됐다. 당시 이탈리아 경찰이 수사에 나섰으나 범인은 찾을 수 없었다. 그 이유는 5300여 년 전인 석기시대에 사망한 것으로 밝혀졌기 때문이다. 이에 외치는 학계의 큰 관심을 끌었고 이후 본격적인 연구가 시작됐다. 외치는 150cm 키에 45세 전후 남자로 왼쪽 어깨 부근에 화살을 맞고 피를 많이 흘려 죽은 것으로 추정돼왔다. 그러나 지난 2013년 EURAC 측이 외치의 뇌 조직에서 추출된 단백질과 혈액 세포를 현미경으로 조사한 결과, 외치가 죽기 직전 머리에 타박상을 입어 사망했다는 결론를 내렸다. 외치가 유럽 최초의 피살자가 된 순간.　 특히 외치는 학자들에게 ‘과거’를 볼 수 있는 큰 연구자료가 됐다. 뼈와 피부를 고스란히 간직하고 있어 선사시대 인류에 대한 연구 뿐 아니라 유전자 구조, 식생활, 병 등 당시의 모든 정보를 담고있는 타임캡슐과 같았기 때문. 또한 입고있는 의복과 활 등 무기도 함께 발견돼 당시의 문화적인 수준까지 알려주는 자료가 됐다. 이번에 연구결과 추가로 드러난 사실은 외치의 식생활이다. 연구를 이끈 알버트 진크 박사는 "외치가 마지막으로 먹는 음식은 가공된 고기가 아닌 날고기가 말려진 것"이라면서 "그 음식은 이탈리아 남부 티롤의 야생염소로 보인다"고 설명했다. 이어 "생전 외치는 복통을 앓았으며 치아와 인대 상태가 좋지 못했으나 외관상으로는 괜찮았다"고 덧붙였다. 한편 지난해 10월에도 이탈리아 볼자노에 위치한 산 마우리치오 병원 연구팀이 외치의 음성을 디지털 복원해 관심을 끈 바 있다. 외치 발견 25주년을 맞아 외치 목소리 복원에 나선 연구팀은 성대와 성도(聲道·성대에서 입술 또는 콧구멍에 이르는 통로)의 길이와 구조를 바탕으로 그가 낼 수 있는 근사치의 모음을 구현해냈다. 공개된 음성은 ‘아에이오우’의 모음으로, 외치는 마치 골초가 말하는 듯 걸걸한 남자 목소리를 낸다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

‘통풍’(痛風)은 바늘 모양의 요산결정이 관절에 쌓이면서 통증을 일으키는 것이다. 바람이 스치기만 해도 칼로 찌르는 것처럼 아프고 심지어 여성들은 출산의 고통보다 더하다고 표현하기도 한다. 극도의 고통을 유발하는 통풍을 눈물 한 방울만으로도 간단히 진단할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수와 박문성 연구원은 종이에 금속 나노입자를 입힌 통풍진단용 종이검사지를 개발하고 나노 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 발표했다고 17일 밝혔다. 현재 통풍을 진단하기 위해서는 혈액을 채취해 요산 농도를 측정하거나 관절에 탐침을 찔러 관절 윤활액을 채취한 뒤 요산결정을 현미경으로 관찰해야 하는 등 번거롭고 시간이 많이 걸린다. 연구팀은 안과에서 눈물을 채취할 때 쓰는 종이검사지에 나노플라스모닉스 특성을 갖는 금 나노물질을 균일하게 입혀 검사지를 만들었다. 나노플라스모닉스는 금속 나노구조 표면에 빛을 모으는 기술로 질병 진단이나 유전물질 검출 등에 활용한다. 비교적 간단하게 만든 진단용 종이검사지에 눈물을 묻히면 요산농도를 즉시 확인할 수 있다. 정확도는 혈액을 이용한 통풍검사와 비슷한 수준으로 나타났다. 정 교수는 “이 기술은 통풍을 신속하고 간단하게 진단할 뿐만 아니라 적은 비용으로도 생산할 수 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

암 치료에서 영상 진단법은 매우 중요한 역할을 한다. 만약 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상촬영(MRI) 장비가 없었다면 오늘날과 같은 암 치료 성과를 낼 수 없었을 것이다. 두 영상 장비를 개발한 연구자들은 모두 노벨생리의학상을 수상했다. CT나 MRI는 암 진단 및 암의 진행 정도를 파악하기 위한 필수적인 검사법으로 자리잡았다. 일반인에게도 CT나 MRI를 검사하는 것은 상식이 됐다. 이 검사법들은 종양이 재발했는지 판단할 때도 매우 중요한 역할을 하고 있다. 방사선 치료에도 이런 검사법들은 필수적이다. 몸 안에 존재하는 종양이 어떤 모양으로 어디에 있는지 정확하게 알아야 그 종양이 있는 부위에만 방사선을 쬘 수 있기 때문이다. 이처럼 의학 영상 진단법의 발전은 종양치료 발전에 직접적인 영향을 미쳤다. 인간의 몸 안 구석구석을 훤히 볼 수 있을 정도로 세밀한 영상획득이 가능해졌다. 그렇다면 이제 더이상 종양에 대한 영상 진단법의 발전은 필요가 없을까. 대답은 ‘아니다’이다. 지금의 영상 진단법은 암 덩어리에 대한 진단만 가능하기 때문이다. 즉, 암세포가 뭉쳐 자라면서 그 덩어리가 육안으로 보일 만큼 커졌을 때만 영상 진단법으로 확인할 수 있는 것이다. 하지만 증식할 가능성이 있는 암세포가 환자 몸 안에 존재하는지는 암 치료에 있어서 매우 중요한 문제이다. 그런 면에서 아직까지 종양에 대한 영상 진단법은 많은 한계를 갖고 있다고 할 수 있다. 일반 환자들은 이런 상황을 잘 모르기 때문에 진료실에서 가끔식 오해가 생기기도 한다. 예를 들어 환자들이 MRI 검사에서 “종양이 없다”고 진단받고, 시간이 지난 뒤 다시 “암이 재발했다”는 이야기를 들었을 때 결과가 잘못된 것은 아닌지 의구심을 갖는 경우가 있다. 이런 문제가 발생하는 가장 큰 이유는 현재 존재하는 그 어떤 검사법도 암세포 단위를 들여다볼 수 없기 때문이다. 따라서 앞으로 암세포를 현미경으로 영상 진단할 수 있는 방법이 개발되면 암 치료 성적이 크게 향상될 것이다. 이를 위해 이미 몇몇 연구자들이 차세대 암 영상 진단법을 개발하기 위해 노력하고 있다. 다음으로 CT나 MRI에서 암 덩어리로 의심되는 병변이 관찰된다고 하더라도 실제로 조직검사를 하기 전까지는 암이라고 확진할 수는 없다. 조직검사를 하지 않더라도 보이는 덩어리가 암인지 아닌지를 판단하는 데 매우 효과적인 진단법이 있기는 하다. 바로 양전자단층촬영(PET-CT)이란 진단법으로, 촬영 시 사용하는 방사성 의약품에 따라서 암을 진단할 수 있다. 암세포가 정상세포보다 포도당의 섭취율이 높다는 특징을 이용하는 것이다. 포도당 성분과 유사한 방사성의약품을 사용하면 암인지 아닌지를 판단하는 데 많은 도움을 받을 수 있다. 하지만 PET-CT도 몇 가지 한계점이 있다. 종양세포에만 방사성 의약품이 들어가는 것은 아니기 때문에 PET-CT 검사를 했을 때 정상세포와 암세포의 구분이 애매한 사례가 가끔씩 발견된다. 또 종양의 크기가 최소한 직경 5㎜ 이상은 돼야 진단의 정확성이 높아진다는 문제점도 있다. 그동안 암 치료 성적이 비약적으로 향상됐지만 인류의 암 정복을 위해서는 암세포를 더욱 정확하고 빠르게 찾아낼 수 있는 영상 진단법이 필요할 것이다. 비록 소량이라고 하더라도 방사선을 이용하지 않는 MRI나 초음파 같은 새로운 영상 진단법들이 빨리 개발되기를 기대해 본다. 아마도 이상적이고 획기적인 영상 진단 방법을 고안하는 연구자는 노벨생리의학상 수상을 예약하는 것이나 다름없을 것이다.

언론과 학계에서 ‘100세 쇼크’라는 말이 많이 나온다. 인구 고령화와 그에 따른 은퇴 이후의 삶에 대한 불안을 반영한 표현이다. 통계청에 따르면 우리나라는 고령화가 급격히 진행되면서 2026년이 되면 65세 이상 인구가 전체 인구에서 20.8%를 차지하는 초고령 사회를 맞게 될 것이라고 한다. 이에 따라 인공 장기, 장기 이식, 재생의학 등의 생명공학과 의공학 기술이 새로운 질병 치료의 대안으로 떠오르고 있다. 그중 의공학 산업은 연평균 6.3%씩 성장하고 있으며 앞으로도 고성장이 예상되는 고부가가치 산업으로 각광받고 있다. ‘의공학’(Biomedical Engineering)이라는 용어는 생명의료공학, 생체공학, 의료공학 등 비교적 넓은 범위에서 다양하게 사용된다. 단어 그대로 풀어보면 ‘의학’과 ‘공학’이 합쳐진 용어이고 학문적으로 정의하자면 ‘공학, 과학, 기술의 원리 및 방법을 도입해 생물학과 의학의 문제점을 이해하고 해결하는 학문’이다. 인체와 생명현상을 이학적 원리를 근간으로 공학적 기술을 적용해 체계화시킨 실용학문이라 할 수 있다. 네덜란드 과학자 레이우엔훅이 발명한 ‘현미경’, 독일의 물리학자 뢴트겐이 최초로 발견한 ‘엑스(X)선’, 네덜란드의 생리학자 에인트호벤이 심장 박동 시 발생하는 생체 전기신호인 ‘심전도’를 기록한 것이 의공학의 시초다. 공학적 발견이 결국 의학에 엄청난 도움을 준다는 점이 의공학의 매력이다. 이렇게 진단과 치료를 돕는 첨단 의료기기를 개발하는 것, 생체와 인체의 특성을 고려한 인공장기를 개발하는 것, 그리고 생체의 기능을 모방하기 위해 각종 실험을 하는 전문가를 우리는 의공학자라 부른다. 우리나라에서는 아직 의공학 산업이 많이 활성화되지 않았지만, 미국 노동통계국 자료 기준으로 2013년과 2014년 미국 내 최고의 선호도를 자랑하는 직업이 바로 의공학자였다. 직업 만족도, 사회적 혜택, 직무 스트레스 분야에서 모두 최고등급 A를 받으며 2년 연속 1위에 선정됐다. 경제전문지 포보스에서도 미국에서 가장 많은 연봉을 받는 대학 전공으로 의공학이 꼽혔다. 미국 의공학자의 연봉은 우리 돈으로 평균 9000만원에 이른다. 앞으로 10년간 미국 내 고용 성장률이 61.7%로 예측된 점을 감안할 때 성장 여지가 많은 산업이라고 확신할 수 있다. 그렇다면 우리나라의 현실은 어떤가. 앞서 의공학은 의학과 공학의 상호 협동이 필수적인 학문이라고 했는데, 우리나라 의공학자 대부분은 공학을 전공한 것이 문제로 지적된다. 기술 개발 능력은 뛰어나지만 실제 의료현장에서 어떤 기술이 필요하고 수요가 어떤지 파악하기가 쉽지 않다는 것이다. 그래서 이미 외국에서 상용화된 기기를 뒤늦게 개발하는 사례가 많고, 기술적으로 뛰어나지만 의료시장에서 수요가 적은 기기를 개발하는 경우도 있다. 병원에서 환자의 질병을 진단하고 치료하는 의사들은 많은 임상 경험을 바탕으로 현재 의료 환경에서 어떤 기술이 필요한지 누구보다 잘 알고 있다. 따라서 의공학 산업이 많이 발달한 미국은 의사가 의공학 연구에 직접 참여하는 경우가 많은데 우리나라에서는 그런 의사를 찾기 쉽지 않고 간단한 자문 역할에 그치는 경우가 많다. 우리나라 의공학 산업이 발전하기 위해서는 단순한 투자 계획에 따른 방향성 없는 지원보다 의사와 공학자의 상호 협동 및 의공학 연구의 임상 적용을 위한 중개연구 지원이 필수적이다. 의료 현장에 꼭 필요하고 원천기술이 확보 가능한 미개척분야에 대한 연구가 가능하다면 의료산업 강국의 꿈도 머지않을 것이다.

우리 눈의 모양체(맥락막과 홍채의 가장자리를 잇는 직삼각형의 조직)에서는 눈의 형태를 유지하고 각막과 수정체에 영양분을 공급하는 ‘방수’가 계속 생성돼 방수 배출구를 통해 빠져나간다. 만약 방수 배출구에 이상이 생겨 방수가 계속 눈 속에 고이면 안압이 올라가게 된다. 녹내장은 높아진 압력 때문에 눈 속에서 가장 약한 부위인 시신경을 망가뜨리고 시야가 점점 좁아져 급기야 시력을 잃게 되는 질환이다. 대부분의 녹내장은 안압이 서서히 올라 아무런 자각증상 없이 진행된다. 급성인 경우 두통, 안통, 구토를 호소하며 밝은 전구를 봤을 때 주변에 무지개 같은 것이 보이는 증상을 호소한다. 녹내장은 어린아이부터 노인까지 다 생길 수 있는 질환이지만 특히 40세 이후에 발병률이 높다. 녹내장은 완치가 불가능한 만성질환이기 때문에 정기적으로 치료받는 방법밖에 없다. 또 최대한 빨리 발견해 치료를 시작하는 것이 중요하다. 따라서 40세 이후에는 녹내장 검진을 받는 것이 좋다. 진단 후 치료법은 크게 3가지가 있다. 첫째는 약물요법이다. 녹내장 치료에는 여러 종류의 약물을 사용하고 크게 ‘점안약’과 ‘내복약’으로 구분한다. 보통 몇 종의 점안약을 같이 사용하는 경우가 많은데, 이때 각각의 점안약을 최소 5분 간격을 두고 눈에 넣는 것이 중요하다. 한 방울만 눈에 정확히 들어가면 된다. 의사가 지시한 대로 거르지 않고 정확한 시간에 점안해야 한다. 두 번째로는 레이저요법이 있다. 레이저요법은 입원할 필요 없이 외래에서 할 수 있는 치료법이다. 그러나 모든 종류의 녹내장에 효과가 있는 것은 아니고 치료 후 급작스러운 안압 상승이 일어날 수도 있어 의사의 지시에 잘 따라야 한다. 마지막으로는 수술요법이 있다. 국소마취를 하고 현미경 아래에서 수술을 시행한다. 기존의 눈 속 방수 배출구가 기능을 제대로 발휘하지 못하면 다른 배출로를 만들어 방수가 흘러나갈 수 있게 만든다. 그러나 수술로 만들어진 배출로가 다시 막히는 경우가 있어 눈에 방수 유출을 돕는 임플란트를 삽입하기도 한다. 수술을 한다고 해서 녹내장이 완치되는 것은 아니며 수술 뒤에도 계속 약물을 같이 사용하는 경우가 많다. 녹내장은 원칙적으로 환경적 요인이나 생활습관에서 오는 질환은 아니다. 따라서 질병 자체를 예방할 수는 없다. 그러나 특별한 증상이 없더라도 가까운 안과를 방문해 정기검진을 받으면 조기에 발견할 수 있으며 잘 치료하면 시력과 시야를 잘 유지할 수 있다. 물론 과다한 음주, 흡연, 영양결핍, 조절되지 않는 고혈압, 당뇨 등은 녹내장을 악화시킬 수 있는 원인이므로 건강한 생활습관도 필요하다. 녹내장으로 진단받은 뒤에 증상이 악화되지 않게 하기 위해서는 무엇보다 전문의 진료를 통한 정기 검진이 중요하다. 규칙적으로 안약을 사용하고 필요한 경우 검진으로 시야, 시신경 섬유 두께, 시신경 손상을 확인해 안정적으로 치료가 되고 있는지 확인해야 한다. ■도움말 성경림 서울아산병원 안과 교수

12만년 전 기후를 분석해 인류의 이동 경로를 분석한 지구과학자와 세계에서 가장 작은 영화를 만들어 칸 국제광고제에서 황금사자상을 받은 양자물리학자가 국내에서 기후변화와 양자컴퓨터 연구를 시작한다. 기초과학연구원(IBS)가 액슬 티머먼(47) 미국 하와이대 교수와 안드레아스 하인리히(48) 이화여대 석좌교수를 각각 기후물리연구단과 양자나노과학연구단 단장으로 임명했다고 4일 밝혔다. 기후물리연구단 단장인 티머먼 교수는 독일계 과학자로 막스플랑크 기상학연구소를 거쳐 하와이대 해양학 교수로 재직 중이며 해양기후학 분야에서 대표적인 석학이다. 지난해에는 12만5000여년 전 기후변화를 추적해 초기 인류의 이동경로를 밝힌 연구를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표해 학계는 물론 대중들의 주목을 받은바 있다. 티머먼 단장은 엘니뇨 상호작용과 기후변동, 고(古)기후역학 등을 중점 연구하면서 기후에 영향을 미치는 다양한 요소들을 고려해 모델을 만들고 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 과거, 현재 그리고 미래의 기후변화에 대한 종합적 연구를 할 계획이다. 양자나노과학연구단 단장으로 임명된 하인리히 교수도 독일계 과학자로 지난해 이화여대에 임용되기 전까지 IBM 알마덴 연구소에서 20여년간 고체물리학과 광학연구를 해왔다. 특히 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscope·STM) 분야 최고 권위자로 알려져 있다. STM은 전자의 양자역학적 성질을 이용해 물질 표면의 이미지를 원자 수준까지 확보할 수 있는 장비다. 수평 방향으로는 0.1㎚(나노미터), 수직으로는 0.01㎚ 가량의 고해상도를 보이기 때문에 원자를 하나씩 보거나 움직이게 할 수도 있다. 하인리히 단장은 2013년 구리 기판 위 일산화탄소 분자들을 하나씩 옮겨 만든 스톱모션 애니메이션 ‘소년과 그의 원자’라는 작품으로 칸 국제광고제 황금사자상을 받고 기네스북에 세계에서 가장 작은 영화로 이름을 올리기도 했다. 하인리히 단장은 원자 단위의 양자적 특성을 연구해 양자컴퓨팅의 정보 기본단위인 큐비트의 원자 수준 제어를 목표로 연구할 예정이다. 양자컴퓨터는 현재 있는 슈퍼컴퓨터로도 1000년이 걸리는 계산을 양자 알고리즘을 이용해 4분 만에 답을 낼 수 있는 미래형 컴퓨터로 구글은 물론 MS 등에서도 양자컴퓨터 개발을 위해 인력과 자금을 대거 투입하고 있는 상황이다. 김두철 IBS 원장은 “이번에 새로 만든 신규 연구단은 사회적, 경제적 파급효과가 큰 기초과학을 연구하게 될 것이며 연구단을 이끄는 과학자들도 독창적 연구로 세계적인 명성을 얻고 있는 최고 수준의 학자들”이라며 “한국의 기초과학이 새로운 지식의 영역을 개척하고 전 지구적 이슈에 대응하는데도 큰 역할을 하게 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 2개의 연구단이 신설되면서 IBS는 총 28개의 연구단을 갖추게 됐고 이 중 외국인 연구단장은 10명(한국계 4명 포함)으로 늘었다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람은 임신에서 출산까지 통계적으로 266~280일이 걸린다. 타조는 알을 깨고 나오는데 42일, 닭은 부화까지 21일이 걸린다. 그렇다면 알에서 태어나는 공룡은 부화기간이 어느 정도일까. 미국 플로리다주립대, 뉴욕 자연사박물관, 캐나다 캘거리대 공동연구진은 공룡 알이 부화되는데는 3개월에서 최장 6개월까지 걸린다는 사실을 밝혀내고 미국 국립과학원에서 발행하는 자연과학분야 국제학술지 ‘PNAS’ 2일자에 발표했다. 공룡 알 부화 기간은 고생물학자들에게 남겨진 수수께끼로 이전에도 공룡 알의 크기와 새의 알 크기를 비교해 부화기간을 추정했다. 그렇지만 이 방식으로 추정한 공룡 알의 부화기간은 프로토케라톱스의 알(194g)은 40일, 히파크로사우르스의 알(4㎏)은 82일이었다. 연구진은 백악기 후기에 살았던 공룡인 프로토케라톱스, 히파크로사우르스 2종류의 공룡 배아 화석을 분석했다. 프로토케라톱스는 머리에 뿔이 있거나 목에 장식이 있는 각룡류의 조상뻘에 해당하는 공룡이다. ‘가장 큰 도마뱀’이란 뜻의 히파크로사우르스는 몸 길이가 9m에 이르는 초식공룡으로 오리 주둥이처럼 납작하고 작은 이빨이 나있는 공룡이다. 연구진은 컴퓨터단층촬영(CT)과 고해상도 현미경으로 공룡 배아 화석의 이빨을 정밀 분석한 결과 프로토케라톱스의 알은 부화까지 83일, 히파크로사우르스는 부화에 171일이 걸린 것으로 확인됐다. 나이테처럼 동물의 이빨에는 자란 흔적이 성장선으로 남는데 성장선은 배아의 경우는 하루에 한 개씩 추가되기 때문에 이를 세면 부화에 걸린 기간을 알 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 그레고리 에릭슨 플로리다주립대 생물학과 교수는 “공룡 알의 부화기간이 길었던 것은 공룡의 대멸종을 가져온 지구-소행성 충돌 이후에도 살아남은 공룡들에게 불리하게 작용했을 것”이라는 추정을 내놓기도 했다. 국내 공룡 전문가인 이융남 서울대 지구환경과학부 교수도 “공룡 알의 부화기간은 새보다는 파충류의 경우와 비슷하다”며 “이번 연구에서는 부화기간 뿐만 아니라 프로토케라톱스의 알 형태가 타원형이라는 사실이 처음으로 보고됐다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보는 것이 믿는 것이라는 이야기는 과학의 영역에서도 어김없이 진리입니다. 갈릴레오는 자신의 망원경으로 목성의 위성을 발견하고 모든 천체가 지구를 중심으로 공전한다는 천동설이 잘못되었다는 것을 입증했고 로버트 훅은 현미경으로 작은 상자 모양의 세포(cell)를 발견해 생물체를 이루는 기본 단위를 알아냈습니다. 이후 많은 과학자가 더 멀리 볼 수 있는 망원경과 더 작게 볼 수 있는 장치를 개발해 은하단에서 바이러스에 이르는 여러 가지 대상을 연구하고 있습니다. 천문학에서 더 크고 강력한 망원경과 마찬가지로 점점 작은 것을 볼 수 있는 미세 관측 기술의 개발은 생물학의 발전에 크게 기여를 했습니다. 오늘날 과학자들은 광학 현미경의 한계를 뛰어넘을 수 있는 여러 가지 기술을 가지고 있습니다. 2014년, 노벨화학상은 광학 현미경의 한계인 아베 한계(약 200㎚)를 극복한 과학자들에게 돌아갔습니다. 막스 플랑크 연구소의 슈테판 헬은 형광물질과 레이저 빔을 이용한 STED라는 초미세 현미경을 개발했고 에릭 베치그와 윌리엄 머너는 약간 다른 원리의 PALM/STORM이라는 형광물질을 이용한 초고분해능 현미경을 개발했습니다. 이들 덕분에 세포 내부의 작은 소기관과 단백질의 모습을 관측할 수 있게 되었고 이는 생물학의 수준을 한 단계 더 끌어올렸습니다. 흥미로운 사실은 슈테판 헬은 STED의 개발과 노벨상 수상 이후에도 연구를 멈추지 않았다는 것입니다. 슈테판 헬과 막스 플랑크 연구소의 젊은 과학자들은 MINFLUX (MINimal emission FLUXes)이라고 부르는 새로운 방법을 개발해 초고해상도 현미경의 분해능을 1㎚까지 끌어올렸습니다. 여기에 속도까지 100배나 빨라서 이제 과학자들은 세포 소기관과 단백질 내부에서 일어나는 미세한 변화를 더 쉽게 관측할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 대장균 세포 안에 있는 30S 리보솜(ribosome) 같은 매우 작은 단백질은 물론 그 내부 구조까지 관측이 가능해진 것이죠. (사진 참조) 비슷한 시기에 노팅엄 대학의 연구자들은 초미세 구조를 확인할 수 있는 일종의 초음파 이미지 기술을 개발했습니다. sub-optical phonon 방식의 신기술을 이용하면 세포에 영향을 주지 않고도 세포 내부를 실시간으로 들여다볼 수 있습니다. 기존의 형광물질을 이용한 기술은 세포에 독성이 있을 뿐 아니라 세포가 손상되는 경우도 있었는데, 이 신기술은 세포 손상 없이 실시간으로 움직이는 모습을 관측할 수 있습니다. 연구팀에 의하면 그 해상도는 기존의 STED 현미경과 경쟁할 수 있는 수준입니다. 나노 스케일 초음파 기술이라고 불러도 손색이 없는 수준입니다. 이와 같은 신기술을 개발은 앞으로 세포와 세포 소기관, 단백질의 기능을 더 상세하게 연구할 수 있도록 도와줄 것입니다. 그리고 과거 현미경의 발견이 그랬듯이 생명 현상에 대한 우리의 이해를 돕고 새로운 질병 치료 방법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

세계적인 다큐멘터리 사진 잡지인 내셔널지오그래픽이 ‘2016년 올해의 자연 사진가 수상작’( 2016 National Geographic Nature Photographer of the Year contest)을 최근 공개했다. 올해의 자연 사진가 수상작은 액션, 동물, 풍경, 환경 문제 등 네 가지 부문으로 나뉘어 평가됐다.　액션 부문 1등상은 프랑스의 사진작가 그레그 르케르에게 돌아갔다. 그는 남아프리카의 야생 해변에서 정어리 떼를 사냥하는 돌고래와 부비새의 모습을 포착했다. 이 광경을 목격하고 촬영하는 데는 2주가 걸렸다. 액션 부문 2등상은 미국의 토리시어 오스터버그가 받았다. 그는 지난 5월 7일 미국 콜로라도 주에서 발생한 토네이도를 포착했다. 액션 부문 3등상은 헝가리에서 심각한 멸종위기에 처했다가 복원된 대백로가 늪지에 모여 먹이를 놓고 다투는 모습을 담아낸 헝가리 사진작가 졸트 부딕이 받았다. 동물 부문 1등상은 지난 7월 24일 아침 인도 마하라시트라 암볼리 우림을 산책하다 뱀의 모습을 포착한 바룬 아디티야가 받았다. 동물 부문 2등상은 미국 플로리다 주 마이애미의 담수호에서 공작 농어의 사진을 담아낸 사진가 마이클 오닐이 받았다. 사진에는 공작 농어 암컷이 새끼들을 지키는 모습이 담겼다. 공작농어 암컷은 새끼들이 커져 자신을 지킬 수 있을 때까지 여러 육식 어류들로부터 새끼들을 보호한다. 동물 부문 3등상은 마리오 수아레즈 포라스가 2015년 여름 웨일스 스코머 섬에서 찍은 사진으로 비를 맞으며 쉬는 북대서양 바다오리의 모습이 담겼다. 풍경 부문 1등상은 네덜란드 숲의 너도밤나무의 모습을 저녁 일몰 때 신비롭게 담아낸 제이콥 캡테인이 수상했다. 풍경 부문 2등상은 이탈리아 돌로미테 산맥에서 가장 높은 봉우리 중 하나인 치몬 델라팔라의 모습을 담아낸 생생하게 담아낸 알레산드로 그루자가 받았다. 풍경 부문 3등상은 지난 6월 파나마 시티 남쪽 해안에서 수 킬로미터 떨어진 태평양 위에 형성된 적란운을 포착한 산티아고 보르하에게 돌아갔다. 환경 문제 부문에서는 노르웨이 스발바르 제도 북부에서 굶어 죽은 것으로 예상되는 북극곰 사체를 포착한 바딤 발라킨이 1등상의 주인공이 됐다. 이곳에서는 지구 온난화 때문에 최근 북극곰 사체가 많이 발견된다고 한다. 환경 문제 부문 2등상은 염전으로 개발된 미국 샌프란시스코 습지의 모습을 담은 크리스 맥캔이 수상했다. 환경 문제 부문 3등상은 바다에 떠다니는 아이라이너 플라스틱 입자를 현미경으로 담아낸 엘레너 라이더가 받았다. 아이라이너에 들어가는 이런 작은 플라스틱 조각들은 몸에서 씻어내고 나면 바다에 남아 떠다니게 된다. 사진=내셔널지오그래픽　김형우 기자 hwkim@seoul.co.kr

박물관에서는 우리나라 문화 유적과 유물을 만날 수 있는데 과학관에서는 서양 과학기술 유물의 복제품밖에 볼 수 없는 경우가 많다. 왜 그럴까. 역사와 문화는 국가별로 다르지만 과학기술은 어디서나 똑같기 때문일까. 아니면 우리나라는 서구의 과학기술을 뒤늦게 따라가느라 이거다 하고 내세울 유적이나 유물이 별로 없어서일까. 둘 다 정답이 아니다. 우리나라의 과학기술 성과에 대한 관심과 연구가 부족하고, 그렇기 때문에 전시 가능한 유물이 어디에 얼마나 있는지조차 잘 모르고 있는 것이 가장 큰 이유다. 우리나라는 가치 있는 유형, 무형의 유산들을 보존하기 위해 문화재 제도를 운영 중이다. 우선 유적이나 유물을 일정한 평가 기준에 따라 국보, 보물, 사적 등으로 등록하고 관리하는 지정 문화재 제도가 있다. 지정 문화재의 대부분은 전통 시대의 유산이다. 또 일제강점기 이후의 유산들 중 생성된 지 50년이 지났고 보존 가치가 있는 대상을 위해서는 등록 문화재 제도가 있다. 최근 우리 문화에 관심이 높아지고 답사와 탐방 문화가 성숙하며 외국인 관광객이 증가하는 등 요인들 덕분에 문화재는 한국의 역사, 문화, 과학기술에 대한 이해를 넓히는 매개 역할을 톡톡히 하고 있다. 근현대 과학기술의 성과는 주로 등록 문화재 제도와 관련돼 있다. 2016년 8월 기준으로 등록 문화재는 672종이다. 개항 이후의 건축구조물이 절대 다수이고 자동차, 철도, 통신 분야 유물과 여러 분야의 문헌자료, 영상자료 등이 일부 포함되어 있다. 과학기술 관련 등록 문화재로는 대한제국 시절 경인철도 레일, 일제강점기에 발행된 과학잡지 ‘과학조선’, 1호 국산 항공기 ‘부활’, 공병우 세벌식 타자기, 국산 금성 라디오 A501, 최초의 연구용 원자로 등이 있다. 그러나 등록 문화재에서 과학기술 유물의 비율은 절대적으로 낮다. 현재 등록된 것만이 근현대 과학기술 주요 성과의 전부일 리가 없는 것은 확실하다. 결국 많은 과학기술 유물이 이미 소실되었거나 제대로 평가받지 못한 채 방치되어 있다는 이야기가 된다. 우리나라의 과학기술은 선진국을 추격하던 시기를 지나 대등하게 경쟁하거나 일부 앞서 나가기 시작했다. 지금이야말로 그 기반이 되었던 원로 과학기술자들의 성과를 오롯이 보여주는 유물을 수집, 관리, 보전하는 작업을 시작해야 할 때다. 과학기술자의 세대 교체, 시설물과 연구 장비의 노후화, 전통적인 연구 영역의 쇠퇴 등 과학기술 환경이 빠르게 변화하고 있기 때문이다. 지금 당장 관심을 기울이지 않으면 소실되거나 폐기될 가능성이 높다. 과학기술 유물에 관심을 갖고 보전하려는 데는 크게 두 가지 이유가 있다. 우선 우리나라 과학기술의 역사를 연구할 기본 사료가 되기 때문이다. 기록과 자료, 유물이 없이는 역사 연구 자체가 매우 어렵다. 둘째 사람들은 실물과 진품이 가진 힘, 즉 아우라를 통해 과학기술에 매력을 느끼고 관심을 갖게 된다. 왓슨·크릭의 DNA 이중 나선은 대중에 가장 익숙한 과학용어 중 하나다. 그 내용을 정확하게 이해하는지 여부와 상관없이 말이다. 런던 과학박물관에는 금속판 조각을 철사로 엮어 만든 이중 나선 모형이 전시되고 있다. 투박한 그 구조물이 바로 왓슨과 크릭이 DNA 분자구조를 파악하느라 끙끙대면서 직접 금속판을 자르고 깎아서 끼워 맞춘 바로 그 모형이라는 설명을 읽고 나면 관람객들은 ‘아하’ 하고 감탄한다. 그리고 이 모형 너머의 현대 생명과학의 세계로 이끌려 들어간다. 공병우 타자기와 한글 1.0 패키지는 한글의 기계화와 새로운 인쇄 문화로, 이호왕의 현미경과 논문은 바이러스 과학과 백신 연구로 우리를 흥미롭게 인도해 줄 수 있을 것이다. 그리고 아직 역사가 짧은 분야의 과학기술 유물은 몇 십년 뒤의 미래의 과학으로 우리를 데려갈 출발점이 될 수 있을 것이다.

스마트폰의 보급과 스마트폰 카메라 성능의 향상으로 요즘 대부분의 일상 사진은 스마트폰이 담당합니다. 하지만 이를 넘어서 세포의 모습까지 담으려는 시도가 있습니다. 물론 스마트폰 카메라가 아무리 좋아졌다고 해도 스마트폰만으로 세포 영상과 사진을 찍을 수는 없습니다. 당연히 현미경이 필요합니다. 문제는 스마트폰을 현미경에 연결하는 일이죠. 웁살라 대학의 연구팀은 3D 프린터로 출력할 수 있는 단순한 장치와 쉽게 구할 수 있는 전자 장치를 이용해서 세포의 살아있는 영상과 사진을 찍을 수 있는 장치를 개발했습니다. 연구나 실습, 진료 등에 사용되는 현미경은 이미 널리 보급되어 있지만, 여기에 사진과 영상을 촬영할 수 있는 장비를 추가로 구매하는 것은 만만치 않은 비용이 들었습니다. 연구팀이 주목한 것은 바로 이 부분입니다. 현재 나와 있는 스마트폰 카메라의 성능은 아주 좋아졌습니다. 그리고 누구나 쉽게 구할 수 있죠. 그렇다면 3D 프린터로 어댑터와 고정 장치를 만들고 살아있는 세포를 찍을 수 있게 주변 장치를 만들면 비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 것이 이들의 아이디어였습니다. 만약 연구자가 스마트폰으로 세포 사진만 찍기 원한다면 간단한 어댑터만 만들면 될 것입니다. 하지만 세포 분열이나 약물에 대한 반응, 그리고 세포의 움직임을 영상을 담기 위해서는 추가적인 장비가 필요합니다. 사진에서 보는 것과 같은 배양 장치와 이를 컨트롤할 수 있는 장비가 추가로 필요한 것이죠. 연구팀은 이 모두를 포함한 상세한 내용을 모든 사람이 볼 수 있는 공공학술지인 플로스원(PLOS ONE) 최신호에 발표했습니다. 연구를 이끈 웁살라 대학의 요한 크루거는 "이 연구가 로켓 과학과 같은 대규모 연구는 아니지만 3D 프린터와 스마트폰이 우리의 삶은 물론이고 연구 환경을 어떻게 바꿀 수 있는지 보여주는 사례"라고 설명했습니다. 3D 프린터의 등장은 제한된 연구비를 지닌 연구자들에게 다양한 가능성을 열어줄 수 있습니다. 스마트폰 역시 이제는 질병 진단은 물론이고 연구 목적으로 사용하는 사례가 점차 증가하고 있습니다. 다른 문명의 이기와 마찬가지로 3D 프린터나 스마트폰 모두 누가 어떻게 사용하느냐에 따라 그 용도와 가치가 달라집니다. 한쪽에서는 스마트폰 중독을 걱정하지만, 다른 한편에서는 이를 인류 발전과 공공의 이익을 위해 사용하는 방법을 개발하고 있습니다. 스마트폰을 이용한 연구 장비는 후자의 좋은 사례일 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com